Рынок литий-кремниевых аккумуляторов — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по конструкции анода (структуры на основе частиц, пористый кремний, нанопроволоки, нановолокна и нанотрубки, композиты на основе кремния и другие), по применению (электромобили, накопители энергии, электромашины, электронные устройства, спутники и другие), по региону, по конку

Обзор рынка

Глобальный рынок литий-кремниевых батарей

Основные драйверы рынка

Рынок литий-кремниевых батарей — это сегмент отрасли чистой энергетики, который фокусируется на разработке, производстве и развертывании систем топливных элементов PEM. Топливные элементы PEM известны своей высокой энергоэффективностью, низким уровнем выбросов и пригодностью для различных применений, включая транспорт, стационарную генерацию электроэнергии и портативные устройства. На рынок влияют несколько ключевых драйверов, которые влияют на его рост и развитие. Вот основные драйверы рынка топливных элементов PEMГлобальное стремление к чистым и устойчивым источникам энергии для смягчения последствий изменения климата и сокращения выбросов парниковых газов является основным драйвером рынка топливных элементов PEM. Топливные элементы PEM вырабатывают электроэнергию посредством химической реакции между водородом и кислородом, выделяя только водяной пар в качестве побочного продукта, что делает их чистым источником энергии. Транспортный сектор представляет значительную возможность для топливных элементов PEM, особенно в электромобилях на топливных элементах (FCEV). Правительства и автопроизводители инвестируют в конструкцию анода FCEV как альтернативу двигателям внутреннего сгорания, движимые необходимостью сокращения выбросов углерода и улучшения качества воздуха. Развитие водородной экономики, где водород производится, хранится и используется в качестве энергоносителя, является мощным драйвером для топливных элементов PEM. Водород можно получать из различных источников, включая возобновляемые источники энергии, и использовать в топливных элементах для эффективной генерации электроэнергии. Топливные элементы PEM могут играть роль в приложениях для хранения энергии, таких как хранение энергии на уровне сети и резервные системы питания. Потребность в надежных и эффективных решениях для хранения энергии для балансировки непостоянных возобновляемых источников энергии движет рынком.

Децентрализованная генерация энергии

Топливные элементы PEM могут использоваться для распределенной или децентрализованной генерации энергии. Они хорошо подходят для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), обеспечивая как электричество, так и тепло для жилых и коммерческих зданий. Поддерживающая государственная политика, стимулы и субсидии, направленные на продвижение чистых энергетических технологий, включая топливные элементы, поощряют инвестиции и внедрение систем топливных элементов PEM.

Исследования и разработки

Постоянные усилия по исследованиям и разработкам, направленные на улучшение производительности, долговечности и экономической эффективности конструкции анода топливного элемента PEM, являются движущей силой прогресса на рынке. Инновации в материалах и производственных процессах способствуют росту рынка. Сотрудничество между странами и международными организациями в области исследований и разработок водорода и топливных элементов способствует инновациям и расширяет рыночные возможности. По мере развития конструкции анода топливного элемента PEM она находит применение за пределами традиционных областей применения. Сюда входит резервное питание для телекоммуникационной инфраструктуры, внесетевое производство электроэнергии и малогабаритные портативные топливные элементы для бытовой электроники. Повышение осведомленности потребителей и предприятий о решениях в области чистой энергии и экологических проблемах привело к росту интереса к топливным элементам PEM как к устойчивому и эффективному источнику энергии. Расширение инфраструктуры заправки водородом для FCEV является важнейшим фактором для принятия транспортных средств на топливных элементах PEM. Инвестиции в инфраструктуру имеют важное значение для поддержки роста рынка. Громкие демонстрационные проекты и пилотные программы, демонстрирующие возможности и преимущества конструкции анода PEM-топливного элемента, помогают укрепить доверие и стимулировать принятие рынком.

Основные проблемы рынка

Высокие производственные затраты

Одной из основных проблем для топливных элементов PEM является их относительно высокая себестоимость, в первую очередь связанная с использованием в электродах дорогих каталитических материалов, таких как платина. Снижение этих затрат имеет важное значение для повышения конкурентоспособности топливных элементов PEM по сравнению с другими источниками энергии. Топливные элементы PEM должны работать эффективно в течение длительных периодов времени, чтобы быть экономически жизнеспособными. Обеспечение долговечности и долговечности компонентов топливных элементов, особенно протонпроводящей мембраны и катализаторов, является серьезной проблемой. Катализаторы, используемые в топливных элементах PEM, чувствительны к таким факторам, как загрязняющие вещества, примеси в топливе и высоковольтное циклирование. Деградация катализатора может существенно повлиять на производительность и срок службы топливного элемента. Водород является основным топливом для топливных элементов PEM, и его хранение, транспортировка и распределение остаются серьезными проблемами. Разработка эффективной, безопасной и экономически эффективной водородной инфраструктуры имеет важное значение для роста рынка. Отсутствие комплексной инфраструктуры заправки водородом является проблемой, особенно для широкого внедрения транспортных средств на топливных элементах. Расширение станций заправки водородом требует значительных инвестиций и координации. Большая часть производства водорода зависит от ископаемого топлива, что противоречит цели чистой энергии. Разработка масштабируемых и устойчивых методов производства водорода, таких как электролиз с использованием возобновляемых источников энергии, является сложной задачей. Топливные элементы PEM требуют надлежащего управления водными ресурсами для предотвращения дегидратации или затопления протонпроводящей мембраны. Балансировка содержания воды в топливном элементе имеет решающее значение для оптимальной производительности.

Холодный запуск и замерзание

Эксплуатация топливных элементов PEM в условиях холодной погоды может быть сложной из-за возможности замерзания воды в элементе. Разработка эффективных решений по отоплению и изоляции имеет важное значение для применения в условиях холодной погоды. Переход от лабораторных прототипов к крупномасштабному коммерческому производству часто является сложной задачей. Обеспечение стабильной производительности и надежности в масштабе является существенным препятствием для производителей топливных элементов PEM. Водород горюч и представляет проблемы безопасности, особенно в транспортных приложениях. Обеспечение безопасного обращения, хранения и использования водорода имеет решающее значение для общественного принятия. Топливные элементы PEM сталкиваются с конкуренцией со стороны других технологий чистой энергии, таких как литий-ионные аккумуляторы и твердооксидные топливные элементы, которые предлагают другие преимущества и могут лучше подходить для определенных применений. Непоследовательные нормативные рамки и политика в отношении технологий водорода и топливных элементов могут препятствовать росту рынка. Для стимулирования внедрения необходимы четкие и поддерживающие правила. Повышение осведомленности и укрепление общественного доверия к проектированию анодов топливных элементов является сложной задачей. Общественное восприятие и понимание топливных элементов, особенно в сравнении с такими устоявшимися технологиями, как двигатели внутреннего сгорания, может повлиять на темпы внедрения.

Несмотря на эти проблемы, текущие исследования и разработки, государственная поддержка и сотрудничество между промышленностью и академическими кругами решают многие из этих проблем. По мере развития проектирования анодов и по мере того, как цели чистой энергии становятся все более важными, ожидается, что топливные элементы PEM будут играть важную роль в достижении устойчивых и эффективных энергетических решений. Преодоление этих проблем будет иметь решающее значение для рынка топливных элементов PEM, чтобы раскрыть свой полный потенциал и внести вклад в более чистое и устойчивое энергетическое будущее.

Основные тенденции рынка

Ожидается, что правительственные инициативы и растущие частные инвестиции будут стимулировать рынок

Рынок топливных элементов PEM за последние два года продемонстрировал значительный рост, в основном за счет внедрения правительственных инициатив на ключевых рынках и увеличения инвестиционной поддержки со стороны частного сектора. Программа по альтернативному и возобновляемому топливу и проектированию анодов для транспортных средств Калифорнийской энергетической комиссии, правительственная инициатива 2013 года, установила долгосрочные полномочия по совместному финансированию первых 100 розничных водородных станций. Это побудило частный сектор инвестировать в рынок топливных элементов. Калифорнийское партнерство по топливным элементам нацелено на сеть из 1000 водородных станций и парк транспортных средств на топливных элементах до 1 000 000 транспортных средств к 2030 году. Цель отражает вклад и консенсус более 40 партнеров, включая компании по проектированию анодов топливных элементов, автопроизводителей, энергетические компании, государственные учреждения и неправительственные организации, а также университеты. В феврале 2022 года проект показал, что высокотемпературные полимерные электролитные мембранные топливные элементы (HT-PEMFC) предлагают привлекательное решение для электрификации большегрузных автомобилей и других крупномасштабных мобильных приложений благодаря эффективному отводу тепла. Более того, в этом p были задействованы несколько учреждений, включая LANL (Кэти Лим), Sandia National Labs (Сай Фудзимото), Korea Institute of Science and Anode Design (Джиюн Джунг), University of New Mexico (Ивана Гонсалес), University of Connecticut (Ясна Янкович) и Toyota Research Institute of North America (Чжэндонг Ху и Хунфэй Цзя). Среди топливных элементов тип PEM является самым популярным. Ожидается, что он сыграет решающую роль в достижении цели Европы по развертыванию топливных элементов и будет стимулировать рынок топливных элементов PEM.

В феврале 2022 года ученые из Los Alamos National Laboratory разработали новый полимерный топливный элемент, который работает при более высоких температурах. Давняя проблема перегрева, одно из самых больших технических препятствий для использования топливных элементов средней и большой грузоподъемности в транспортных средствах, таких как грузовики и автобусы, была решена с помощью нового высокотемпературного полимерного топливного элемента, который работает при температуре 80-160 градусов по Цельсию и имеет более высокую номинальную плотность мощности, чем самые современные топливные элементы. Кроме того, во всем мире растет спрос на транспортные средства на основе топливных элементов. Северная Корея и Соединенные Штаты являются ведущими странами в мире по количеству транспортных средств на основе топливных элементов. В 2021 году на Северную Корею и Соединенные Штаты приходилось 38% и 24% мирового парка транспортных средств на основе топливных элементов соответственно. Следовательно, такие правительственные инициативы и инвестиции, вероятно, будут стимулировать рынок в прогнозируемый период. Таким образом, в связи с вышеупомянутыми факторами ожидается, что правительственные инициативы и растущие частные инвестиции в PEMFC Anode Design будут стимулировать рынок в течение прогнозируемого периода.

Сегментные данные

Сведения о конечном использовании

Автомобильный сегмент является крупнейшим сегментом рынка PEM-топливных элементов. Спрос на PEM-топливные элементы в автомобильном сегменте обусловлен растущими экологическими проблемами и потребностью в более чистых и устойчивых транспортных решениях. PEM-топливные элементы используются в транспортных средствах с топливными элементами, таких как автобусы, автомобили и грузовики. Промышленный сегмент является вторым по величине сегментом рынка PEM-топливных элементов. Спрос на PEM-топливные элементы в промышленном сегменте обусловлен потребностью в резервных системах питания и решениях по хранению энергии. Топливные элементы PEM используются в различных промышленных приложениях, таких как центры обработки данных, телекоммуникации и производство.

Региональные данные

Азиатско-Тихоокеанский регион зарекомендовал себя как лидер на мировом рынке литий-кремниевых аккумуляторов со значительной долей выручки в 2022 году

Последние события

• В июле 2019 года Индия снизила налог на товары и услуги (GST) на электромобили и зарядные устройства до 5% с предыдущего GST в 12% и 18% соответственно. Местные органы власти в Индии также будут освобождены от GST за аренду электробусов вместимостью более 12 человекВ
• Мае 2019 года Western Farmers Electric Cooperative заключил соглашение о покупке электроэнергии (PPA) с NextEra Energy Resources для комбинированного проекта по ветровой, солнечной и энергетической энергетике. Соглашение о закупках включает проект по созданию аккумуляторной батареи мощностью 200 МВт с продолжительностью работы четыре часа, которая будет введена в эксплуатацию к концу 2023 года.
• В октябре 2018 года Huawei Consumer Business Group представила первую в отрасли запатентованную литий-кремниевую батарею. Эта запатентованная технология, скорее всего, будет использоваться в будущих смартфонах Huawei.

Ключевые игроки рынка

• Tesla, Inc
• Panasonic Corporation
• LG Chem
• Samsung SDI
• BYD Company Limited
• CATL
• A123 Systems
• Enphase Энергия
• NEC Energy Solutions
• Saft Group